Kaip temperatūros kontrolė veikia PP pūstos plėvelės savybes?

Polipropilenas yra pusiau{0}}kristalinis termoplastikas, pasižymintis mažu tankiu, puikiomis mechaninėmis savybėmis, geru cheminiu atsparumu, atsparumu karščiui ir gera izoliacija. Jis buvo plačiai naudojamas pakavimo pramonėje. Įvairiose srityse pūstos plėvelės išsiskiria kaip svarbi forma, kurios veikimą tiesiogiai veikia temperatūros kontrolė. Temperatūros reguliavimo įtaka polipropileno pūtimo plėvelės savybėms šiame darbe sistemingai aptariama keturiais aspektais: ekstruzijos temperatūra, formos temperatūra, aušinimo temperatūra ir pūtimo santykio bei temperatūros sinergetinis poveikis.

Ekstruzijos temperatūra yra pagrindinis parametras gaminant polipropileno pūtimo plėvelę, kuri tiesiogiai įtakoja lydalo takumą ir plastifikacijos kokybę. PP lydymosi temperatūra yra nuo 155 iki 165 laipsnių Celsijaus, o skilimo temperatūra yra didesnė nei 300 laipsnių Celsijaus, todėl ekstruzijos temperatūra paprastai yra nuo 180 iki 240 laipsnių Celsijaus. Šis diapazonas turi būti tiksliai pritaikytas žaliavos savybėms (pvz., lydalo srautui ir molekulinės masės pasiskirstymui) ir proceso reikalavimams.
1.1 Žema ekstruzijos temperatūra (180–200 laipsnių)
ekstruzijos temperatūra per žema, sumažėja polipropileno lydalo takumas, todėl atsiranda paviršiaus defektų, tokių kaip „žuvies akys“ ir suvirinimo linijos. Šie defektai atsiranda dėl nevisiško dervos lydymosi, dėl kurio atsiranda vietinis didelis kristališkumas ir susidaro nepermatomos dalelių struktūros. Be to, žema temperatūra gali padidinti sraigtų šlyties poveikį, dėl kurio gali nutrūkti molekulinė grandinė ir sumažėti plėvelių tempiamasis stiprumas ir lūžimo pailgėjimas.
1.2 Aukšta ekstruzijos temperatūra (220–240 laipsnių)
Aukšta temperatūra pagerina lydalo tekėjimą. Tačiau per daug šilumos pagreitina polipropileno skilimą. Tai sukelia problemų, tokių kaip gelio dalelės ir raibuliavimas. Dėl temperatūros pokyčių lydalo klampumas tampa netolygus. Taip pat keičiasi plėvelės storis išilgai. Pavyzdžiui, jei temperatūros pokytis būgne yra didesnis nei ±5 laipsniai, plėvelės storio paklaida gali viršyti 10%. Tai kenkia, kaip gerai filmas veikia vėlesniuose etapuose.
1.3 Temperatūros tolygumas
Visų ekstruderio sekcijų temperatūra turi būti vienoda, kad būtų išvengta vietinio perkaitimo ar peršalimo. Dėl temperatūros svyravimų lydalo klampumas bus nenuoseklus ir pasikeis išilginis plėvelės storis. Pavyzdžiui, jei temperatūros svyravimai būgne yra didesni nei ± 5 laipsniai, plėvelės storio nuokrypis gali viršyti 10%, o tai labai paveiks tolesnius apdorojimo rezultatus.

Formos temperatūra yra raktas į pradinę polipropileno lydalo formą, kai jis išeina iš žiedinės formos ir formuoja stabilius burbulus. Paprastai nustatoma nuo 220 iki 230 laipsnių Celsijaus, pelėsių temperatūra turi būti suderinta su ekstruzijos temperatūra, kad būtų užtikrintas vienodas lydalo srautas.
2.1 Žema temperatūra (<220°C)
Žema temperatūra sumažina lydalo tekėjimą, todėl burbuliukų paviršiuje atsiranda defektų, pavyzdžiui, vandens raibuliavimas. Kai lydalas visiškai neatsipalaiduoja prie formos išleidimo angos, susidaro vandens banga, kuri sudaro periodinę bangą. Be to, žema temperatūra padidina burbuliukų trapumą, todėl jie gali plyšti traukimo metu.
2.2 High Die Temperature (>230 laipsnių)
Nors aukšta temperatūra padidina lydalo tekėjimą, ji taip pat gali sutrikdyti burbuliukų stabilumą. Formos temperatūra yra per aukšta, todėl sumažės lydalo klampumas, todėl plėtimosi procese susidarys burbuliukai, dėl kurių plėvelė bus netolyga. Aukšta temperatūra taip pat gali paspartinti oksidacinį polipropileno skaidymąsi, todėl gali atsirasti kvapų ir pakisti spalva.
2.3 Įpjovos tarpas ir temperatūros vienodumas
Žiedinio matricos tarpas turi būti kontroliuojamas 0,8–1,2 mm atstumu, o antgalio kraštai turi būti tolygiai išdėstyti. Nelygus tarpas sukels lydalo srauto skirtumą ekstruzijos procese, o tai sukels plėvelės storio nuokrypius. Tuo pačiu metu automatinė temperatūros matavimo ir valdymo sistema, pagrįsta termopora, turi būti naudojama tiksliai kontroliuoti pelėsių temperatūrą, kad būtų išvengta vietinio perkaitimo ar peršalimo.

Aušinimo temperatūra yra pagrindinis parametras, lemiantis polipropileno pūtimo plėvelės kristališkumą ir skaidrumą. Polipropilenas yra pusiau{1}}kristalinis polimeras. PP kristališkumas tiesiogiai veikia jo fizines savybes (pvz., atsparumą tempimui ir pailgėjimą lūžyje) ir optines savybes (pvz., skaidrumą ir blizgumą).
3.1 Vandens aušinimas (15-25 laipsnių)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 laipsnių), o plėvelė nepakankamai atvėsinta, padidės kristalizacija ir greitai sumažės skaidrumas. Ir atvirkščiai, jei vandens temperatūra per žema (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Oro aušinimo apribojimai
Aušinimas oru – tai oro žiedų naudojimas burbulams vėsinti. Įranga paprasta ir reikalauja mažiau vietos, tačiau sunku tiksliai valdyti aušinimo greitį. Polipropilenas, pasižymintis dideliu kristališkumu ir mažu lydymosi stiprumu, linkęs svyruoti ir netolygus storis, kai aušinimui naudojamas oras, o plėvelės skaidrumas paprastai yra mažesnis nei aušinant vandeniu. Todėl oro aušinimas polipropileno pūstuvų gamyboje naudojamas rečiau, o polipropileno pūstuvų gamyboje – labiau.
3.3 Aušinimo vandens srautas ir tolygumas
Aušinimo vandens srautas turi būti suderintas su vandens temperatūra. Padidinus srautą 15–25 laipsniais, gali padidėti aušinimas, tačiau per didelis kiekis gali paveikti burbuliukus ir sukelti raukšles. Nepakankamas srauto greitis lemia netinkamą aušinimą ir sumažina plėvelės skaidrumą. Be to, aušinimo vandens žiedai turi būti laikomi horizontaliai, kad būtų išvengta netolygaus vandens tekėjimo ir vėlesnių plėvelės storio nukrypimų.

Išpūtimo koeficientas, tai yra, burbulo skersmens ir formos skersmens santykis, tiesiogiai veikia plėvelės skersinį tempimo stiprumą ir storio vienodumą. Temperatūros valdymas turi būti optimizuotas kartu su sprogimo santykiu, kad būtų pasiekta optimali plėvelių mechaninių savybių pusiausvyra.
4.1 Išpūtimo santykio apribojimai- esant žemai temperatūrai
Kai ekstruzijos arba pelėsių temperatūra žema, PP lydalas yra mažiau skystas ir reikalingas mažesnis sprogimo greitis (paprastai mažesnis nei 2,0), kad burbuliukai nesprogtų. Esant tokioms sąlygoms, mažesnis plėvelės skersinis tempiamasis stipris yra mažesnis, bet didesnis išilginis tempiamasis stipris dėl traukos įtakos.
4.2 Sprogdinimo koeficiento optimizavimas esant aukštai temperatūrai
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) gali sukelti burbuliukų klibėjimą ir net sprogimą.
4.3 Dinaminis temperatūros ir sprogimo santykio reguliavimas
Praktiškai temperatūros ir išpūtimo koeficientai{0} turi būti dinamiškai koreguojami atsižvelgiant į žaliavos savybes (pvz., lydalo srautą) ir gaminio reikalavimus (pvz., plėvelės storį ir atsparumą tempimui). Pavyzdžiui, norint gaminti labai-permatomas plėveles, gali prireikti žemesnės ekstruzijos temperatūros (200–220 laipsnių) ir mažesnio išpūtimo koeficiento (1,8-2,0), o didelio stiprumo plėvelėms reikia aukštesnės ekstruzijos temperatūros (220–240 laipsnių) ir didesnio sprogimo laipsnio (2,0–2 laipsnių).

Be skaidrumo ir mechaninių savybių, temperatūros kontrolė atlieka svarbų vaidmenį polipropileno pūtimo plėvelių šilumos susitraukimui, cheminiam atsparumui ir apdorojimo stabilumui.
5.1 Šilumos susitraukimas
Polipropileno plėvelių šilumos susitraukimas yra glaudžiai susijęs su kristališkumu. Žemesnė aušinimo temperatūra, tuo mažesnis plėvelės kristališkumas ir didesnis šilumos susitraukimas. Pavyzdžiui, plėvelės, aušinamos 15 laipsnių, išilginis šilumos susitraukimas yra 1,5%, o skersinis šilumos susitraukimas - 1,8%, o plėvelės, atvėsintos 25 laipsnių, šilumos susitraukimas yra mažesnis nei 1,0%.
5.2 Cheminis atsparumas
Aukšta ekstruzijos ir aušinimo temperatūra gali pagerinti plėvelės cheminį atsparumą. Aukštesnė temperatūra skatina polipropileno molekulines grandines glaudžiau išsilyginti ir padidina jų kristališkumą, todėl padidėja jų atsparumas rūgštims, šarmams ir druskoms. Pavyzdžiui, plėvelės, pagamintos 220-240 laipsnių temperatūroje, po 24 valandų mirkymo 5% druskos rūgšties tirpalu gali prarasti mažiau nei 5% tempimo stiprio, o 180-200 laipsnių temperatūroje pagamintos plėvelės gali prarasti daugiau nei 10% tempimo stiprio.
5.3 Proceso stabilumas
Temperatūros valdymas taip pat turi įtakos plėvelės apdorojimo stabilumui. Dėl didelių ekstruzijos ar štampavimo temperatūros svyravimų gali atsirasti defektų, tokių kaip netolygus storis ir susiraukšlėjimas, o tai apsunkina tolesnius procesus, tokius kaip spausdinimas ir laminavimas. Todėl šiuolaikiniai polipropileno pūstuvai dažnai naudoja kompiuterizuotą automatinę valdymo sistemą ir termopora{2}}pagrįstą temperatūros matavimo kontrolę, kad užtikrintų gamybos stabilumą.
6. Išvada:
Temperatūros kontrolė yra pagrindinis PP pūstos plėvelės gamybos žingsnis, kuris tiesiogiai veikia plėvelės skaidrumą, mechanines savybes, terminį susitraukimą ir apdorojimo stabilumą. Optimizuojant ekstruzijos temperatūrą, pelėsių temperatūrą, aušinimo temperatūrą ir formavimo pūtimu santykį, plėvelių savybes galima tiksliai reguliuoti. Pavyzdžiui, didelio -našumo PP pūtimo formavimo plėvelės, kurių skaidrumas Didesnis arba lygus skaidrumui Didesnis arba lygus 90 % stiprumas Didesnis arba lygus 45 MPa, terminis susitraukimas Mažiau nei 1,5 arba lygus 1,5 %, turi būti gaminamos naudojant ekstruzijos temperatūrą 2 laipsnio-2 laipsnio 20 0 0 0 °C temperatūros. 220-230 laipsnių, aušinimo vandens temperatūra 15-22 laipsniai ir pūtimo koeficientas 2,0-2,5 laipsnių C. Tobulėjant medžiagų mokslui ir apdirbimo technologijoms, temperatūros kontrolė taps vis protingesnė ir tikslesnė, todėl bus palaikoma polipropileno pūtimo plėvelė, kuri bus plačiai naudojama maisto pakuotėse, farmacijos pakuotėse, žemės ūkio plėvelėse ir kitose srityse.